Linux中的高级IO函数（三）fcntl

Linux提供了很多高级的I/O函数。它们并不像Linux基础I/O函数（比如open和read）那么常用（编写内核模块时一般要实现这些I/O函数），但在特定的条件下却表现出优秀的性能。这些函数大致分为三类：

用于创建文件描述符的函数，包括pipe、socketpair、dup/dup2函数。

用于读写数据的函数，包括readv/writev、sendfile、mmap/munmap、splice和tee函数。

用于控制I/O行为和属性的函数，包括fcntl函数。

本节接着介绍第三类

一、fcntl函数

fcntl函数全称是 file control 。该函数提供了对文件描述符的各种控制操作。另外一个常见的控制文件描述符属性和行为的系统调用是ioctl，而且ioctl比fcntl能够执行更多的控制。但是，对于控制文件描述符常用的属性和行为，fcntl函数是由POSIX规范指定的首选方法。

c 复制代码

#include <fcntl.h>

int fcntl(int fd, int cmd,  ...);

fd参数是被操作的文件描述符
cmd参数指定执行何种类型的操作

下面是一些常见的操作

cmd	含义	第三个参数类型	成功时返回值
`F_DUPFD`	复制文件描述符	`int`	复制的新文件描述符
`F_GETFD`	获取文件描述符标志	无	文件描述符标志位（整数）
`F_SETFD`	设置文件描述符标志	`int`	0（成功）或 -1（失败）
`F_GETFL`	获取文件状态标志	无	文件状态标志位（整数）
`F_SETFL`	设置文件状态标志	`int`	0（成功）或 -1（失败）
`F_GETLK`	获取记录锁	`struct flock *`	0（无冲突）或 -1（失败）
`F_SETLK`	设置记录锁	`const struct flock *`	0（成功）或 -1（失败）
`F_SETLKW`	设置记录锁（阻塞版本）	`const struct flock *`	0（成功）或 -1（失败）
`F_GETOWN`	获取异步I/O所有权	无	所有权的进程ID（整数）
`F_SETOWN`	设置异步I/O所有权	`pid_t`	0（成功）或 -1（失败）
`F_GETLK64`	获取记录锁（64位版本）	`struct flock64 *`	0（无冲突）或 -1（失败）
`F_SETLK64`	设置记录锁（64位版本）	`const struct flock64 *`	0（成功）或 -1（失败）
`F_SETLKW64`	设置记录锁（阻塞版本，64位版本）	`const struct flock64 *`	0（成功）或 -1（失败）
`F_GETSIG`	获取信号	无	信号值（整数）
`F_SETSIG`	设置信号	`int`	0（成功）或 -1（失败）
`F_GETLEASE`	获取文件租约状态	无	租约状态（整数）
`F_SETLEASE`	设置文件租约	`int`	0（成功）或 -1（失败）
`F_NOTIFY`	监视文件状态变化	`int`	0（成功）或 -1（失败）
`F_GETPIPE_SZ`	获取管道容量	无	管道容量（整数）
`F_SETPIPE_SZ`	设置管道容量	`int`	0（成功）或 -1（失败）
`F_GET_SEALS`	获取文件封印状态	无	文件封印状态（整数）
`F_ADD_SEALS`	添加文件封印	`unsigned int`	0（成功）或 -1（失败）
`F_GET_RW_HINT`	获取读写优化提示	无	读写优化提示（整数）
`F_SET_RW_HINT`	设置读写优化提示	`unsigned int`	0（成功）或 -1（失败）
`F_GET_FILE_RW_HINT`	获取文件读写优化提示	无	读写优化提示（整数）
`F_SET_FILE_RW_HINT`	设置文件读写优化提示	`unsigned int`	0（成功）或 -1（失败）
`F_GETLKPID`	获取记录锁并返回占有者的进程ID	`struct flock *`	占有者的进程ID（整数）或 -1（失败）
`F_OFD_GETLK`	获取OFD记录锁	`struct flock *`	0（无冲突）或 -1（失败）
`F_OFD_SETLK`	设置OFD记录锁	`const struct flock *`	0（成功）或 -1（失败）
`F_OFD_SETLKW`	设置OFD记录锁（阻塞版本）	`const struct flock *`	0（成功）或 -1（失败）

在常见的编程中，fcntl函数通常用来将一个文件描述符设置为非阻塞的。

c 复制代码

int setnonblocking(int fd) {
	/* 获取文件描述符旧的状态标志 */
    int old_option=fcntl(fd,F_GETFL);
    /* 设置非阻塞标志 */
    int new_option=old_option|O_NONBLOCK;
    /* 写入设置 */
    fcntl(fd,F_SETFL,new_option);
    /* 返回文件描述符旧的状态标志，以便日后恢复该状态标志 */
    return old_option;
}

此外，SIGIO和SIGURG这两个信号与其他Linux信号不同，它们必须与某个文件描述符相关联方可使用：当被关联的文件描述符可读或可写时，系统将触发SIGIO信号；当被关联的文件描述符（而且必须是一个socket）上有带外数据可读时，系统将触发SIGURG信号。将信号和文件描述符关联的方法，就是使用fcntl函数为目标文件描述符指定宿主进程或进程组，那么被指定的宿主进程或进程组将捕获这两个信号。